家电触摸屏设计缩短设计时间，降低系统和开发成本

多年前，厨房和洗衣电器上的触摸屏是CES上展示的概念，以吸引与会者并展示公司的远见卓识。今天，带有触摸屏的白色家电已成为现实，至少对于一些高端家电来说是这样。随着物联网（IoT）的发展，未来的视野是触摸屏扩展到更多、更低成本的电器。在互联网连接和为用户提供应用程序功能的推动下，触摸屏人机界面 （HMI） 解决了多个操作环境问题，并提供了美观的选择。

在家电中使用电容式触摸技术

电容式触摸技术主要用于触摸按钮、滑块和滚轮，已经在白色家电应用中被广泛采用，以取代机械按钮和旋钮。除了降低系统成本外，电容式触摸技术还提高了可靠性，因为机械按钮或旋钮随着时间的推移更容易断裂，或者在遇到水、油脂或脂肪时会粘住，这些都是厨房和洗衣房中常见的物质。此外，位于玻璃或塑料表面下方或后面的触摸传感器提供了一种简单的清洁表面的方法，并可实现各种时尚的设计选项。

触摸屏按钮和滑块 已经在电器上很受欢迎，但带有用于连接互联网的大显示屏的冰箱使用触摸屏技术提供了干净、有吸引力的外观。

触摸按钮和滑块的这些优点同样适用于电容式触摸HMI触摸屏，使用户能够与设备以及互联网进行通信。此外，连接到互联网的物联网设备为家电制造商提供了关键优势，包括：

1. 远程维护

2.提供者的数据挖掘以了解用户的模式

3.电源管理 - 同步大电流设备以避免电源线

上的尖峰

4.用于远程错误修复和产品增强功能的固件更新

同时，物联网连接为用户提供了好处，制造商可以推广这些好处来销售支持触摸屏的电器，包括：

1. 某些产品的烹饪说明、食谱和最佳实践下载

2.洗衣机粉末和用途，洗衣机编程，甚至根据观察粉末或液体的类型并处理故障

3.固件更新以添加新功能并提高性能

4.天气、新闻和股票更新

然而，尽管对供应商和用户有所有这些好处，但有一些设计问题必须解决。

解决白色家电应用问题

与现代智能手机和汽车类似（但意义不同），触摸屏HMI最常见的三个白色家电应用问题是抗噪性，防潮性和在用户戴手套时识别触摸命令。触摸屏控制器或IC如何解决这些问题，使它们与众不同。

在抗噪性方面，专利技术使控制器对来自电源线的噪声更具免疫力。这对于美国以外的地区尤其重要，这些地区由于缺乏接地或接地连接不良而产生极其嘈杂的电力线。该噪声通过电源线传导到电源，并路由到触摸控制器IC。

触摸控制器是一种极其敏感的组件，可测量纳米库仑的电荷。只需用手指触摸触摸屏即可从屏幕上抽出少量电荷，需要始终正确解释。噪声会向传感器注入大量电荷，使控制器迷惑，尤其是没有足够抗噪能力的控制器。

通过虚假触摸事件或幽灵触摸，随机按钮开始自行按下。在烤箱中，这可能是非常危险的。例如，虚假触摸事件可能会在用户无意的情况下启动自我清洁循环，并且存储的项目可能会给用户带来安全问题和危险情况。这对每个电容式触摸控制器来说都是一个问题，但专利技术规避了传导噪声并控制了问题。

为了解决噪声问题，控制器通过跳频方案过滤共模噪声并避免噪声问题。该专利方法利用自电容式触摸以及互电容式触摸扫描，并涉及差分触摸感应。IC不是将每条检测线视为其自己的单独元件，而是测量检测线对之间的差异;这样就可以消除两条线路共有的任何噪声。如果显示器的类似区域出现相同的噪声，则该噪声将被消除，因此仅保留有效信号。这种差分触摸感应提供了非常有效的噪声消除/抑制水平。

在电器内，洗衣机或冰箱压缩机中的电机以及感应灶具炉上的燃烧器会辐射降噪频段内的噪声，从而为这些电器上的触摸屏显示器提供可靠、强大的性能。因此，避免了错误触摸事件。但是，检测合法触摸并将其报告给主控制器也很重要，以避免噪音导致错过触摸事件，当用户期望发生某些事情时，不会发生任何事情。

需要防潮，因为水和其他液体在厨房和洗衣房中很常见。例如，如果炉子上的锅沸腾并且其内容物滴到触摸屏上，则不应发生错误触摸事件。但是，雾或液滴也可能导致问题。因此，检测水分或水接触的能力应该是每个从事电器触摸屏HMI工作的设计师的关键要求。

屏幕上有薄雾或小液滴时，应支持多点触控操作。虽然设备应用程序中通常有两个触摸，但设备设计人员可以在较大的显示器上支持十个或更多触摸，以便多个用户可以同时触摸。如果用户触摸屏幕时积水，或者较大的水滴落到水平屏幕上，则应抑制由水引起的错误触摸，并支持正常的单指操作。设计人员应避免盐水等高导电液体甚至漂白剂等清洁溶液的误触事件。

触摸屏HMI技术的另一个方面是手套支持。在厨房里，通常戴着薄而厚的手套。在当今出货的电器中，有几种功能没有用于触摸屏IC，这些功能经常被忽视，并且在它们可以为最终用户提供重要价值时不使用。

在开发过程中打开和调整时，控制器中的可选手套支撑功能可为厨房（约 10.1 毫米厚）中常用的手套提供多点触控（最多 5 次触控）。当在厨房水槽处戴手套的人需要与冰箱或炉灶触摸屏接口时，可能会使用手套。

更常见的是，对于烹饪，使用厚手套（最大5毫米）或通常由硅胶制成的烤箱手套，并且在手套支撑下，控制器仍然可以为HMI提供准确的输入。这可以自动发生，无需进入单独的模式，并在不使用手套时返回到正常的感应水平，因此系统不会过于敏感以避免误触事件。相比之下，一些控制器要求用户在湿气、裸指、手写笔和手套等模式之间进行选择，而不是自动检测和调整设置，以便在所有环境中进行自然、直观的用户交互。

在这些应用中，使用较大的按钮时，用户界面往往更简单，并且在设计利用手套支撑的电器的触摸屏时需要考虑这一点。

选择合适的触摸控制器/传感器/屏幕

对于厨房和洗衣房电器，将根据电器的尺寸使用各种屏幕尺寸。例如，屏幕尺寸范围从咖啡机的 3 英寸显示器到微波炉、炉灶和洗衣机的 5 英寸显示器，再到 22 英寸或更大的冰箱和冰柜。

在家电供应链中，芯片供应商与传感器供应商合作提供芯片和传感器设计。它们一起执行系统集成，通常由模块/显示器制造商集成系统，包括触摸传感器和触摸接口，然后提供给电器制造商。这是当今半导体供应商如何不仅提供芯片，还提供调整和完善系统的服务，使芯片更易于在整个供应链中使用的示例。

表 1.除了屏幕尺寸之外，其他参数也会影响所选控制器的选择，尤其是在屏幕尺寸重叠的情况下。

最后一个考虑因素是电磁兼容性 （EMC）。显然，设计必须支持 EMC。然后，测试必须验证它是否达到了传导和辐射发射的预期结果。

涉及设计导入方面

为了尽早参与并提高对触摸屏功能的认识，为设备触摸屏系列中的每个控制器都提供了指定的评估套件。该套件包括一个印刷电路板 （PCB），带有一个带无源柔性印刷电路 （FPC） 尾部的触摸屏控制器，用于将触摸 IC 连接到玻璃/塑料镜头上的触摸传感器。该套件通过 USB 连接到主机 PC，包括所有必要的电缆、软件和文档。

与 maXTouch Studio 开发系统集成开发平台 （IDP）（一个完整的软件开发环境（可从 Web 免费下载）一起使用，评估套件使设备设计人员能够开发和调试设备触摸控制器。

该标准IC在-40至85°C工业级温度范围内工作，随附标准固件，能够满足各种显示器尺寸和不同的电器制造商要求。借助家电触摸屏控制器系列中合适的屏幕尺寸选项，家电触摸屏设计更具可扩展性，最终缩短设计时间，降低系统和开发成本。表1显示了工业级家电显示器的一些设计参数。

图3.Microchip的ATEVK-MXT2952T2评估套件包含一个带柔性连接器和电子控制板的专用传感器。

最后的润色

家电制造商计划利用物联网。为此，必须有要阅读的内容和输入信息的方法，因此触摸屏显示器提供了理想的解决方案。为了从当今的方法成功过渡到先进的触摸屏技术，家电制造商需要与IC供应商或与IC供应商合作的触摸屏或模块供应商合作，使用专为家电应用设计的触摸控制器。使用正确的触摸控制器，电器可以提供互联网连接，并具有抗噪性、防潮性和手套支持。

审核编辑：郭婷